[發明專利]一種氮氧化物脫除催化劑及其制備方法

有效

• 申請號: 202010773442.5
• 申請日: 2020-08-04
• 公開（公告）號: CN112023907B
• 公開（公告）日: 2023-04-25
• 發明（設計）人: 陸強;曲艷超;陳晨;吳洋文;劉吉;趙莉
• 申請（專利權）人: 華北電力大學
• 主分類號: B01J21/06
• 分類號: B01J21/06;B01J23/847;B01J35/02;B01J37/02;B01J37/20;B01D53/86;B01D53/56
• 代理公司: 北京中濟緯天專利代理有限公司 11429
• 代理人: 陸薇薇

本發明實施例提供了一種基于鈷鑭鈮氧化物納米籠的氮氧化物脫除催化劑。催化劑載體為片狀納米二氧化鈦，活性組分為鈷鑭鈮空心多孔納米籠，催化劑使用前經預硫化處理，制得最終的催化劑。鈷鑭鈮復合氧化物的空心納米籠作為活性組分有很好的低溫催化活性，片狀納米二氧化鈦優先暴露(001)高活性晶面，進一步提升了催化劑的活性；催化劑經預硫化處理，能顯著提升催化劑的抗硫中毒性能。本發明的催化劑在100?140℃溫度范圍內具有良好的脫硝活性以及抗硫中毒性能。

技術領域

本發明屬于環保及脫硝催化技術領域，特別涉及一種基于鈷鑭鈮氧化物納米籠的氮氧化物脫除催化劑，可實現氮氧化物的脫除。本發明還提供了基于鈷鑭鈮氧化物納米籠的氮氧化物脫除催化劑的制備方法。

背景技術

氮氧化物(NO_x)是一種重要的大氣污染物，是霧霾的主要成分之一，對環境和人類健康造成嚴重危害。在眾多氮氧化物控制技術中，選擇性催化還原法(SCR)是目前應用最廣、脫硝效率最高、最成熟穩定的脫硝技術。SCR脫硝技術的關鍵是催化劑，目前商業SCR脫硝催化劑是以V₂O₅為活性組分、WO₃/MoO₃為助劑、TiO₂為載體的V₂O₅-WO₃(MoO₃)/TiO₂催化劑。但該催化劑的活性溫度區間為300-420℃，在低于此溫區范圍，催化劑活性下降，并會發生嚴重的硫中毒問題。

然而，很多工業窯爐布置SCR反應器位置的煙氣溫度低于300℃，甚至低于150℃，如鋼鐵行業的燒結機、球團、焦爐等，以及垃圾焚燒爐、玻璃窯爐、水泥窯爐等煙氣溫度在100-250℃。針對低溫煙氣脫硝，目前主要有兩種方法：一是將煙氣加熱至300℃以上，使用常規中溫SCR脫硝催化劑進行脫硝，但煙氣再熱的成本非常高，目前應用很少；另外一種是開發低溫催化劑，是當前主流研究方向，但現有低溫催化劑低溫脫硝活性和抗硫中毒性能仍有待提高。

中國專利文獻CN201910576949.5公開了一種片狀銳鈦礦TiO₂為載體的錳鈰復合物及制備與應用，該催化劑以錳和鈰的復合氧化物為活性組分、片狀二氧化鈦為載體，在80-240℃具有很高的脫硝活性，但該催化劑在含硫煙氣中7.5小時脫硝效率下降9.5％，抗硫中毒性能仍有待提升。中國專利文獻CN201710277820.9公開了一種低溫抗硫抗水脫硝催化劑，該催化劑載體為銳鈦礦型二氧化鈦，在其表面負載五氧化二釩和三氧化銻，該催化劑在170-300℃下能保持90％以上的效率。該催化劑有較強的單獨抗硫和抗水中毒性能，但當煙氣中同時含有硫和水時，160h后催化劑脫硝效率由99.6％下降至76％，雖然較常規催化劑，其抗硫抗水中毒性能得到一定提升，但距離工業應用仍有距離。中國專利文獻CN201911274012.2公開了一種利用鐵基聚合物為活性組分、鈦基氧化物為載體的脫硝催化劑，該催化劑具有良好的抗硫抗水中毒性能，但其活性溫區為300-480℃，無法用于低溫煙氣脫硝。鑒于現有催化劑存在的上述技術問題，亟待開發一種低溫活性高、抗硫抗水中毒性能強的SCR脫硝催化劑。

發明內容

本發明要解決的是現有的SCR脫硝催化劑低溫活性差、易硫中毒等技術問題，提供一種基于鈷鑭鈮氧化物納米籠的氮氧化物脫除催化劑及其制備方法，所述催化劑在100-140℃煙氣中具有優異的脫硝活性和抗硫中毒性能。

為解決上述技術問題，本發明的實施例提供一種基于鈷鑭鈮氧化物納米籠的氮氧化物脫除催化劑，所述催化劑組分包括質量百分比為1-10％的鈷鑭鈮氧化物納米籠和90-99％的片狀納米二氧化鈦，所述催化劑經預硫化處理。

優選地，鈷鑭鈮氧化物為空心多孔結構的納米籠狀結構，納米籠尺寸為450-550nm，其中Co：La：Nb摩爾比為1：(0.5-1)：(0.5-1)。

優選地，所述二氧化鈦為片狀結構，納米片厚度5-8nm，長度200-300nm。